JP4778869B2 - 可変容量圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、クランク室内の圧力に応じて回転板の傾斜角度が変化することで、ピストンのストロークが変化する可変容量圧縮機に関する。

従来の可変容量圧縮機としては、例えば下記特許文献１に記載されたものがある。この可変容量圧縮機は、駆動軸の外周に軸方向移動可能に設けた回転板となる斜板が、クランク室内の圧力によって傾斜角度が変化し、この傾斜角度の変化によって、斜板の外周側に設けてあるピストンのストロークが変化して冷媒の吐出容量が変化する。

この際、駆動軸は、回転入力を受ける一端側および、ピストンを境にしてクランク室と反対側に設けてあるシリンダボア側の他端側が、それぞれラジアルベアリングにより回転可能に支持されている。

また、駆動軸の上記した他端側はスラストベアリングによっても回転可能に支持されており、このスラストベアリングを駆動軸の一端側へ向けて押し付ける１枚の皿ばねを設け、特にクランク室内の圧力が増大して斜板の傾斜角度が小さくなったときに、駆動軸の他端側へ向けての移動に対し、皿ばねがスラストベアリングを介して弾性的に支持するようにしている。
特開２０００−２８３０２７号公報

しかしながら、スラストベアリングと、スラストベアリングが軸方向に対向して当接する駆動軸外周に設けた段部との当接面が、駆動軸の軸線に対して充分な直角度が出ていない場合など、駆動軸の加工精度が不充分であると、スラストベアリングが駆動軸に対して傾斜した状態となって、この傾斜したスラストベアリングに対して皿ばねが、円周方向全周が当接せずに片当たりとなって偏荷重を付与することになり、スラストベアリングの耐久性の低下を招く。

特に、斜板の傾斜角度が最も小さくなって（斜板が駆動軸に対して直角に近い状態）ピストンストロークが小さくなった状態では、圧縮機としての冷媒吐出容量が最も小さくなり、これに伴い潤滑油の循環量も少なくなるので、ベアリングにとっては、厳しい状況下に置かれ、耐久性はさらに悪化する。

そこで、本発明は、スラストベアリングに作用する偏荷重を低減して耐久性を向上させることを目的としている。

本発明は、一端を外部に露出させて回転入力を受け、他端をハウジング内に挿入した状態で回転駆動する駆動軸と、前記ハウジング内に形成したクランク室内で前記駆動軸の軸方向に移動可能かつ駆動軸に対して所定範囲の傾斜角度で傾斜可能に前記駆動軸に設けた回転板と、この回転板に取り付けられ、前記駆動軸の回転に伴う前記回転板の回転によって前記ハウジング内に形成したシリンダボア内を往復移動するピストンとをそれぞれ備え、前記クランク室内の圧力に応じて前記回転板の傾斜角度が変化することで、前記ピストンのストロークが変化する可変容量圧縮機において、前記駆動軸の他端の外周に設けた段部と、この段部に対して軸方向に対向する部分のハウジングとの間にスラストベアリングを設け、このスラストベアリングと前記ハウジングとの間に、スラストベアリングを前記段部に向けて押し付ける複数の皿ばねを、該複数の皿ばね相互の姿勢が前記スラストベアリングの前記駆動軸に対する傾斜に追随して変位するように互いに相対移動可能となるよう設けたことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、スラストベアリングを軸方向に向けて押し付ける皿ばねを、該複数の皿ばね相互の姿勢がスラストベアリングの駆動軸に対する傾斜に追随して変位するように互いに相対移動可能となるよう設けたので、スラストベアリングが駆動軸に対して傾斜した状態となっても、相互に重なり合った皿ばねの円周方向の一部位がより密着した状態となる一方、他の一部位が密着部位よりも互いに離反した状態となって、これら複数の皿ばね相互の姿勢がスラストベアリングの傾斜に追随するよう変位しつつ、スラストベアリングに対して皿ばねが円周方向全周にわたり当接し、これによりスラストベアリングに対する偏荷重の発生を防止して耐久性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施形態を示す可変容量圧縮機の断面図で、この圧縮機は、例えば車両用空調装置に使用される。このような可変容量圧縮機は、フロントハウジング１と、フロントハウジング１の後端側（図１の右側）に接合されるシリンダブロック３及びリヤハウジング５とを有し、これらによってハウジングを構成している。

上記したシリンダブロック３とリヤハウジング５との間にはバルブプレート７を介在させ、フロントハウジング１及びシリンダブロック３には、それぞれラジアルベアリング９及び１１を介して駆動軸１３を回転可能に支持する。この駆動軸１３の図１中で左側の一端は、外部に露出させて図示しない例えばエンジンからの回転入力を受ける。

駆動軸１３の長手方向の中間部には回転支持体１５を固定し、この回転支持体１５に連結部１７を介して回転板としての斜板１９を連結し、この斜板１９は、スリーブ２１に対してピボットピン２２を介して傾動可能に支持する。スリーブ２１は駆動軸１３に対して軸方向移動可能であり、その軸方向両側にリターンスプリング１０，２０をそれぞれ設けている。

上記した回転支持体１５や斜板１９は、フロントハウジング１内に形成したクランク室２３内に収容している。また、斜板１９の外周側には、シリンダブロック３内に形成したシリンダボア２５内を往復動するピストン２７を連結している。

この可変容量圧縮機にあっては、リヤハウジング５内に形成した吸入室２９及び吐出室３１が、図示しない外部冷媒回路と接続してあり、シリンダボア２５内でピストン２７が往復動することにより冷媒ガスが吸入室２９からシリンダボア２５内に流入し、このシリンダボア２５内で所定の圧力まで圧縮された後、高圧冷媒ガスが吐出室３１へ吐出されて外部冷媒回路を循環する。

駆動軸１３の他端に相当する後端部のシリンダブロック３に対応する部位には、前記したラジアルベアリング１１に加えてスラストベアリング３３を設け、ピストン２７で冷媒ガスを圧縮する際の反力が斜板１９を介して駆動軸１３に作用する際、この駆動軸１３の軸方向のスラスト荷重をスラストベアリング３３で受けるとともに、径方向のラジアル荷重をラジアルベアリング１１で受ける。

また、フロントハウジング１内のクランク室２３と吸入室２９とを連通する抽気通路３５における抽気穴３７の上流側に、クランク室２３から冷媒ガスと潤滑用オイルからなるミックスガスをスラストベアリング３３及びラジアルベアリング１１を通して流通させる流通路３９を設けている。

そして、本可変容量圧縮機における吐出容量を可変とするために、クランク室２３と吸入室２９とを常時連通する上記した流通路３９を備える抽気通路３５と、クランク室２３と吐出室３１とを連通する給気通路４１と、該給気通路４１を開閉する圧力制御手段４３と、からなる圧力制御機構を設けている。

上記抽気通路３５は、クランク室２３内の冷媒ガス圧力に応じてクランク室２３内の冷媒ガスを吸入室２９へ帰還させるものである。一方上記給気通路４１は、圧力制御手段４３により開閉されて吐出室３１からクランク室２３に向けて流れる冷媒ガス量を制御することでクランク室２３の圧力を調節し、斜板１９の傾斜角度を変化させることでピストン２７のストロークを変化させ、本可変容量圧縮機の吐出容量を変化させる。

より具体的には、圧力制御手段４３は、低負荷時におけるエバポレータの凍結を避けるため、本可変容量圧縮機に帰還する冷媒の吸入圧に応じて該圧縮機の吐出容量を変化させて帰還する冷媒の吸入圧を一定に保つように、給気通路４１を開閉制御している。

図１のＡ部を拡大して示す図２のように、駆動軸１３の外周後端には段部４５を形成し、シリンダブロック３の内周にも、上記の段部４５より後側（図２の右側）に位置する段部４７を形成している。スラストベアリング３３はこれらの段部４５，４７間に配置し、ラジアルベアリング１１は、スラストベアリング３３より後側に配置するとともに、駆動軸１３の外周とシリンダブロック３の内周との間に配置している。

スラストベアリング３３は、駆動軸１３の円周方向に等間隔でそれぞれ配置される複数のころ部材４９と、これら各ころ部材４９を挟む可動側フロントレース５１及び固定側リヤレース５３とから構成されている。ラジアルベアリング１１は、駆動軸１３の軸方向と平行な状態で円周方向等間隔にそれぞれ配置される複数のころ部材５５と、これら各ころ部材５５を保持するレース５７とを備えている。

そして、上記したスラストベアリング３３と、シリンダブロック３側の段部４７との間に、２枚の皿ばね５９，６１を互いに重ね合わせるようにして収容し、これら皿ばね５９，６１によってスラストベアリング３３を駆動軸１３の段部４５に向けて押し付けている。

これにより、例えばクランク室２３内のクランク圧が増大して斜板１９の傾斜角が小さくなったときに、駆動軸１３の他端側（図１中で右側）へ向けての移動に対し、上記した皿ばね４９，５１が弾性的に支持して同方向への移動を規制することになる。

この際、スラストベアリング３３と、スラストベアリング３３が軸方向に対向して当接する駆動軸１３外周に設けた段部４５との当接面が、駆動軸１３の軸心に対して充分な直角度がない場合など、駆動軸１３の加工精度が不充分になっていると、スラストベアリング３３が駆動軸１３に対して傾斜した状態となる。

図３（ａ）は、このようにしてスラストベアリング３３が駆動軸１３に対して角度θ傾斜した状態を示している。すわなち、ここでのスラストベアリング３３は、図３（ａ）中で上部が左側に位置し、下部が右側に位置するよう傾斜している。したがって、図３（ａ）においては、スラストベアリング３３の上部における段部４７との間の間隔Ｂが、下部における段部４７との間の間隔Ｃより全体的に広くなっている。

この際、本実施形態では、スラストベアリング３３と段部４７との間に、２枚の皿ばね５９，６１を重ねるようにして配置している。このため、上記狭い間隔Ｃとなっている図３（ａ）中で下部側では、皿ばね５９，６１同士が互いに密着した状態となって狭い間隔Ｃに対応する一方、上記広い間隔Ｂとなっている図３（ａ）中で上部側では、皿ばね５９，６１同士が互いに離反する方向に相対移動して間隔Ｂに対応する。

つまり、スラストベアリング３３側の皿ばね５９がシリンダブロック３側の皿ばね６１に対して図３（ａ）中で左側に傾斜した状態となり、これにより、傾斜した状態のスラストベアリング３３の固定側リヤレース５３に対し、皿ばね５９がほぼ全周にわたり接触することとなる。一方シリンダブロック３の段部４７に対しては、皿ばね６１が全周にわたり接触することになる。

この結果、図３（ｂ）の模式図で示すように、皿ばね５９，６１によるスラストベアリング３３に対する圧力Ｆが、図３（ｂ）中で上部の広い間隔Ｂに対応する部位においても、下部の狭い間隔Ｃに対応する部位と同様に発生し、傾斜した状態のスラストベアリング３３であっても偏荷重を受けることを防止でき、スラストベアリング３３の耐久性が向上する。

特に、斜板１９の傾斜角度が最も小さくなって（斜板１９が駆動軸１３に対して直角に近い状態）ピストン２７のストロークも小さくなった状態では、圧縮機としての冷媒吐出容量が最も小さくなり、これに伴い潤滑油の循環量も少なくなってスラストベアリング３３にとっても厳しい状況下となるが、上記のようにスラストベアリング３３に対する偏荷重の発生を防止することで、耐久性確保に有効となる。

一方図４は、前記図３に示した本実施形態に対する比較例を示しており、１枚の皿ばね６３を設けた例である。この場合には、スラストベアリング３３と段部４７との間の狭い間隔Ｃにおいては、皿ばね６３がスラストベアリング３３に接触しているが、広い間隔Ｂにおいては、皿ばね６３がスラストベアリング３３に接触しない状態となる。

このため、皿ばね６３はスラストベアリング３３に対して片当たりとなってスラストベアリング３３に付与する圧力Ｆが、上記狭い間隔Ｃおよびその周辺においてのみ発生し、スラストベアリング３３に偏荷重が発生して耐久性の低下を招く。

なお、図１に示した可変容量圧縮機は、車両用空調装置に使用した場合に、駆動軸１３の一端に回転力を入力する回転駆動部側であるエンジンとの間で、図示しないクラッチ機構によって回転動力の接続遮断を行う構成としているが、このようなクラッチ機構を設けずに、エンジンの動力を常時駆動軸１３に伝達する構成では、エンジンが稼動している間は駆動軸１３が常時回転することになってスラストベアリング３３に負荷が作用するので、本実施形態のように、２枚の皿ばね５９，６１を設けることで、スラストベアリング３３の耐久性向上に有効である。

また、前記した２枚の皿ばね５９，６１の少なくとも互いに接触する表面に、これら互いに接触する表面を滑りやすくする滑り機能を備える表面処理を施すことで、図３（ａ）のように、皿ばね５９が皿ばね６１に対して傾くように相対移動する動作が容易となり、傾斜した状態のスラストベアリング３３の耐久性向上に有効である。

上記した滑り機能を備える表面処理としては、例えばリン酸系溶剤を表面にコーティングする。

本発明の一実施形態を示す可変容量圧縮機の断面図である。 図１のＡ部を拡大して示す断面図である。 （ａ）は、図１の可変容量圧縮機におけるスラストベアリングが駆動軸に対して傾斜した状態を示す断面図、（ｂ）は、（ａ）の状態での皿ばねがスラストベアリングに付与する圧力を示す模式図である。 本発明の比較例を示す、図３に対応する図で、（ａ）は、スラストベアリングが駆動軸に対して傾斜した状態を示す断面図、（ｂ）は、（ａ）の状態での皿ばねがスラストベアリングに付与する圧力を示す模式図である。

符号の説明

１ フロントハウジング（ハウジング）
３ シリンダブック（ハウジング）
５ リヤハウジング（ハウジング）
１３ 駆動軸
１９ 斜板（回転板）
２３ クランク室
２５ シリンダボア
２７ ピストン
３３ スラストベアリング
４５ 駆動軸の他端の外周に設けた段部
５９，６１ 皿ばね

Claims (3)

1. 一端を外部に露出させて回転入力を受け、他端をハウジング（１，３，５）内に挿入した状態で回転駆動する駆動軸（１３）と、前記ハウジング（１，３，５）内に形成したクランク室（２３）内で前記駆動軸（１３）の軸方向に移動可能かつ駆動軸（１３）に対して所定範囲の傾斜角度で傾斜可能に前記駆動軸（１３）に設けた回転板（１９）と、この回転板（１９）に取り付けられ、前記駆動軸（１３）の回転に伴う前記回転板（１９）の回転によって前記ハウジング（１，３，５）内に形成したシリンダボア（２５）内を往復移動するピストン（２７）とをそれぞれ備え、前記クランク室（２３）内の圧力に応じて前記回転板（１９）の傾斜角度が変化することで、前記ピストン（２７）のストロークが変化する可変容量圧縮機において、前記駆動軸（１３）の他端の外周に設けた段部（４５）と、この段部（４５）に対して軸方向に対向する部分のハウジング（１，３，５）との間にスラストベアリング（３３）を設け、このスラストベアリング（３３）と前記ハウジング（１，３，５）との間に、スラストベアリング（３３）を前記段部（４５）に向けて押し付ける複数の皿ばね（５９，６１）を、該複数の皿ばね（５９，６１）相互の姿勢が前記スラストベアリング（３３）の前記駆動軸（１３）に対する傾斜に追随して変位するように互いに相対移動可能となるよう設けたことを特徴とする可変容量圧縮機。
2. 前記駆動軸（１３）の一端に回転力を供給する回転駆動部側と前記駆動軸（１３）の一端とが常時接続されていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機。
3. 前記複数の皿ばね（５９，６１）の少なくとも互いに接触する表面に、これら互いに接触する表面を滑りやすくする滑り機能を備える表面処理を施すことを特徴とする請求項１または２に記載の可変容量圧縮機。

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